一种定速风电机组驱动系统参数辨识方法技术方案

本发明专利技术公开了一种定速风电机组驱动系统参数辨识方法，首先，确定驱动系统模型及待辨识参数；然后同步采集风速序列及定速异步风力发电机的转速信号，并将风速序列分解为平均风速及湍流风速序列，将发电机转速信号分解为稳态转速及转速的随机变化分量；计算湍流风速以及发电机转速随机变化分量的功率谱，基于该功率谱获得发电机转速相对于风速的传递函数模值；利用小波方法滤除该传递函数中的高频分量；最后基于非线性最小二乘优化方法辨识驱动系统参数；并将多个滑动窗口的参数辨识结果进行平均，确定最终的参数辨识值。本发明专利技术提供的方法可使得驱动系统参数的可观性更高；辨识结果更符合风机的实际运行状态；整体上提高了参数的辨识精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，首先，确定驱动系统模型及待辨识参数；然后同步采集风速序列及定速异步风力发电机的转速信号，并将风速序列分解为平均风速及湍流风速序列，将发电机转速信号分解为稳态转速及转速的随机变化分量；计算湍流风速以及发电机转速随机变化分量的功率谱，基于该功率谱获得发电机转速相对于风速的传递函数模值；利用小波方法滤除该传递函数中的高频分量；最后基于非线性最小二乘优化方法辨识驱动系统参数；并将多个滑动窗口的参数辨识结果进行平均，确定最终的参数辨识值。本专利技术提供的方法可使得驱动系统参数的可观性更高；辨识结果更符合风机的实际运行状态；整体上提高了参数的辨识精度。【专利说明】—种定速风电机组驱动系统参数辨识方法
本专利技术属于电力系统建模领域，特别涉及。
技术介绍
自从风力发电引入电力系统以来，风电机组的模型问题特别是动态模型一直是研究的热点。目前风电机组在机理建模方面的研究已有较多的成果，辨识建模与模型验证方面的工作正在世界范围内展开。2009年国家电网公司颁布的《风电并网运行控制技术规定》中对风电并网分析模型及方法要求之一即为:“在风电并网分析工作中应采用风电机组的详细数学模型，模型的参数应由风电场提供实测参数。对没有实测参数的风电机组，暂时可以采用同类机型的典型模型和参数，风电机组模型和参数确定后应重新校核”。驱动系统是风电机组的重要组成部分，对其进行准确建模对计算分析风电机组的动态非常重要。现有的文献在辨识风电机组驱动系统参数时，常以电网侧短路、断线等故障作为激励。但由于实际电网中用来确定参数的故障是可遇而不可求的，难以保证参数辨识需要的充足数量的扰动。因此如果能采用系统在正常运行下的风速变化作为激励，将有效克服数据不足的困难。还由于不同扰动下的系统可观性不同，可辨识的参数也不尽相同。目前已有文献指出，电网侧故障下系统动态由机电及电气模式主导，驱动系统参数在电网侧故障下的灵敏度较小，参数辨识精度较差。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种有效提高系统参数辨识精度的定速风电机组驱动系统参数辨识方法。技术方案:，包括以下步骤:步骤1:确定驱动系统模型及待辨识参数；定速风电机组包括风力机、驱动系统及异步发电机等模块；所述风力机采用与风能利用系数、风速三次方成正比的代数模型；所述驱动系统采用两质块模型；所述异步发电机采用忽略定子动态及转子动态的准稳态模型，将所述定速风电机组各组成模块的模型在运行点附近线性化，获得含有7个参数的定速风电机组线性化模型；所述的7个参数分别为:风电机组机械转矩Tm相对于风速V的导 数【权利要求】1.，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1:确定驱动系统模型及待辨识参数；定速风电机组包括风力机、驱动系统及异步发电机等模块；所述风力机采用与风能利用系数、风速三次方成正比的代数模型；所述驱动系统采用两质块模型；所述异步发电机采用忽略定子动态及转子动态的准稳态模型，将所述定速风电机组各组成模块的模型在运行点附近线性化，获得含有7个参数的定速风电机组线性化模型；所述的7个参数分别为:风电机组机械转矩Tm相对于风速V的导数 2.根据权利要求1所述的定速风电机组驱动系统参数辨识方法，其特征在于:所述步骤7中辨识出的驱动系统各参数沒满足目标函数: 【文档编号】H02J3/38GK103825298SQ201410063089【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日 【专利技术者】潘学萍, 鞠平, 吴峰, 金宇清 申请人:河海大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定速风电机组驱动系统参数辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：确定驱动系统模型及待辨识参数；定速风电机组包括风力机、驱动系统及异步发电机等模块；所述风力机采用与风能利用系数、风速三次方成正比的代数模型；所述驱动系统采用两质块模型；所述异步发电机采用忽略定子动态及转子动态的准稳态模型，将所述定速风电机组各组成模块的模型在运行点附近线性化，获得含有7个参数的定速风电机组线性化模型；所述的7个参数分别为：风电机组机械转矩Tm相对于风速v的导数风电机组机械转矩Tm相对于风力机转速ωt的导数风力机的惯性时间常数Tt、异步发电机的惯性时间常数Tg、定速风电机组传动轴的强度系数Ksh、阻尼系数Dsh，和异步发电机电功率相对于滑差sr的导数根据所述定速风电机组各组成模块的线性化模型获得异步发电机转速相对于风速的传递函数如下：G^(s,θ^)=Δωr(s)Δv(s)=-aDshTtTgs-ωbKshaTtTgs3-(γ-DshTg+b-DshTt)s2+(KshTtωb+KshTgωb+bγ-(b+γ)DshTtTg)s-ωbKshγ+bTtTg]]>其中，ωb为基准角频率ωb＝2πfN，fN为系统的额定频率；参数a和b与空气动力学有关，设为已知；为其余5个待辨识参数，即为步骤2：同步采集风速序列v(t)、异步发电机转速序列ωr(t)以及异步发电机的电功率Pe(t)；步骤3：设定一个长度范围为5～15分钟的时窗，在每个时窗内采用小波方法将风速序列v(t)分解为平均风速v以及湍流风速序列vt(t)；将测量得到的异步发电机转速序列ωr(t)分解为异步发电机稳态转速ωr0以及异步发电机转速的随机变化分量ωrs(t)；将电机的电功率Pe(t)分解为稳态功率Pe0以及随机变化部分Pes(t)；步骤4：根据公式ωt0＝ωr0＝1?sr0计算出风力机的稳态转速ωt0以及初始滑差sr0；根据异步发电机稳态功率Pe0，根据公式Pm0＝Pe0以及Tt0＝Pm0/ωt0得初始风电机组机械转矩Tt0；步骤5：计算湍流风速序列vt(t)的功率谱Svv(ω)、异步发电机转速随机变化分量ωrs(t)的功率谱SYY(ω)；由公式SYY(ω)＝|G(ω)|2Svv(ω)，计算异步发电机转速相对于风速的传递函数模值序列|G(ω)|；步骤6：并采用小波方法滤除|G(ω)|中的高频分量；步骤7：将步骤1中公式里的s用jω替代，用传递函数的模拟合步骤5中异步发电机转速相对于风速的传递函数模值序列|G(ω)|，从而获得驱动系统各参数的辨识结果，其中，拟合方法采用阻尼非线性最小二乘优化方法；步骤8：将数据窗口向前滑动1分钟，加入1分钟的新风速数据及异步发电机转速数据，舍弃原窗口第1分钟内的旧数据。在新的时窗内，按照步骤3～步骤7的重新辨识驱动系统各参数；步骤9：将多个时窗内驱动系统各参数的辨识值进行平均，剔除与均值偏差较大的参数；再将剩下的参数重新平均，作为驱动系统各参数的辨识结果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘学萍，鞠平，吴峰，金宇清，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：